大体积混凝土产生裂缝的原因及防止措施的探讨

廖述宽

摘  要： 混凝土作为结构常用的构件材料，由胶凝材料（常用水泥）、砂、石作为集料按一定比例配制与水拌合，经养护硬化而成的一种人造石 材，其优异的力学性能与廉价的原材料广泛使用于土木工程。混凝土在硬化过程中会因为各种原因产生裂缝，这种裂缝降低了混凝土的构件的结构性、 适用性以及耐久性，大大危害了结构的安全和影响使用性能。作为土木工程从业者，我们应该找出产生这些裂缝的原因，对症下药，采取适宜的防止裂 缝措施，提高施工技术水平。

关键词： 大体积;混凝土;裂缝;温差;水化热

近年来，我国经济迅速发展，而社会的发展离不开基础建设技术的进 步，大体积混凝土越来越多的应用在土木工程的各个领域。大体积混凝土 相对于其他普通体积混凝土构件由于自身的弊端更容易产生裂缝。本文旨 在分析裂缝产生的原因及提出一些目前常见的防止裂缝措施，以便今后施 工中有更多的防止措施选择，用实践结果来证实相应措施的可靠性，提高 施工水平，保证施工质量。

1 裂缝的危害

混凝土作为人造石材，成形过程中由于各种原因其内部存在很多微 裂缝。尽管这种微裂缝是基本无害的，但是混凝土在使用过程中会承受荷 载、温度的影响，导致这些微裂缝连通扩展形成对结构有害的贯通裂缝，  危及结构安全。裂缝的危害主要表现为降低结构的抗渗性能。环境中的水 份进入混凝土内部，造成钢筋的锈蚀、混凝土的碳化，影响了混凝土的耐 久性，降低混凝土的承载能力。对于有防水要求构件，会因为裂缝出现渗 水、漏水的现象。从结构安全性上来讲，裂缝的出现会影响结构承载力和 使用安全性。

2 产生裂縫的原因

2.1  内外温差引起的裂缝

混凝土的硬化过程就是其胶凝材料（常用水泥）的固化过程。水泥在 凝结硬化过程中会放出热量，称为水化热。这些热量会导致混凝土温度升 高。温度高本不会影响混凝土最终强度，但是通常下构件周边环境温度较 低，低于了水化热给混凝土提升的温度，导致混凝土表面的温度散热快，  内部散热慢，从而内部温度高于外部。混凝土也具有热胀冷缩的性质，温 差过大导致混凝土外部收缩、内部膨胀，内部产生的拉应力大于混凝土表 面的抗拉强度，产生了由于温差形成的裂缝。

2.2  水份蒸发引起的裂缝

在混凝土硬化过程中，只要环境相对混凝土湿度低于100%，混凝土表 面的水分就会蒸发导致失水，失去水分后内部形成微细孔，这些微细孔可 能会让形成的裂缝更易贯通。另外混凝土的表面蒸发过快，导致表面体积 缩小速度大于内部，自然表面产生了收缩裂缝。

2.3  荷载引起的裂缝

根据设计要求，部分构件允许出现规定范围内的裂缝，不会影响结构 安全。但由于设计考虑不周全、偶然荷载过大、使用不当等都会引发混凝 土裂缝，裂缝过大超过设计允许限制，势必影响结构安全。

2.4  冻胀引起的裂缝

混凝土在凝结过程的初期，内部有很多自由水。当混凝土构件在低于 零度环境中使用时，这些自由水会结冰导致体积膨胀，引发混凝土内部膨 胀应力，产生裂缝。尤其是在混凝土初凝阶段处于低温环境，可能会降低 结构龄期后强度的30%以上。

2.5  施工浇筑振荡不足

大体积混凝土的浇筑过程中，如果其振捣方式不当，产生漏振、过 振的现象，都会影响混凝土的密实性和均匀性。这样的混凝土内部缺陷过 多，对混凝土的承载力、耐久性的影响的效果非常大，会诱发和加剧很多 种裂缝。

3 采取的控制裂缝的措施

合理设置施工缝。实践证明，大体积混凝土选择合理的施工方案对控 制裂缝最为有效。如果结构允许，尽量采用预留施工缝的方式让大体积变 成小体积。如果是较长的大体积混凝土，可以在垂直与长向设置施工缝，  其他混凝土尽量将分隔缝设置在截面变化的位置或者受力较小的部位，控 制一次浇筑量。正确振捣混凝土。振捣棒要快插慢拔，每次插入的振捣 时间为20-30秒为宜，要注意观察混凝土不再显著下沉，且无气泡才能换一下个点。振捣时间也不宜太久，太久的振捣会导致混凝土沙子和石子离 析，石子下沉，沙子上浮，影响混凝土质量。当采用分层浇筑时，振捣器 应插入下层混凝土10-20cm ，加强上下层的结合密实。设置冷却水管。结 构允许的情况下，可在混凝土内部设置冷却水管，通入循环冷却水，采用 物理降温的方式降低混凝土在硬化过程中的内部温度，让内外温差控制25 度以内。合理养护。既然混凝土表面温度降温快，水份散失快，我们可以 采用物理方法对混凝土进行养护。比如在混凝土浇筑完成后8小时左右，  及时覆盖薄膜。环境温度低于零度时，可以加盖保温毯，防止热量散失过 快，混凝土中水份结冰膨胀，引起开裂。天气温度较高，薄膜覆盖不便的 可以浇水湿润。混凝土表面保持湿润可以让水泥更好的和水分子发生反 应，保证了混凝土强度。根据规定，大体积混凝土硬化过程中，混凝土表 面与大气温差不宜大于20度。二次抹浆。二次抹浆是在混凝土初凝前混凝 土处于硬塑状态时进行的。它是将混凝土表面通过人为的外力再次抹实提 浆，这样可以把混凝土表面产生的泌水通道、毛细管道进行抹压消除。其 主要目的是进一步对混凝土表面找平，减少混凝土的微裂缝，挤压出表面 的孔隙水，让混凝土表面应力均匀，减少表面损伤。

4 原材料的控制

选用低水化热水泥。《 GB  50496-2009大体积混凝土施工规范》规 定：大体积混凝土施工所用水泥其3天的水化热不宜大于240kj/kg， 7天的 水化热不宜大于270kj/kg。大体积混凝土一般采用中低热硅酸盐水泥、矿 渣水泥、粉煤灰水泥等。这类水泥的特性是低水化热，在混凝土凝结硬化 过程中，产生较小的热量，内部温度提升相对较小，避免了由于内外温差 产生的温度裂缝，改善了混凝土的抗裂性能。降低水灰比。既然水泥反应 会产生热量最终导致混凝土的开裂，那可以从减少混凝土中水泥的用量入 手来控制裂缝。在进行混凝土配合比设计的时候，在保证混凝土强度前提 下尽量降低水泥用量。规范要求，大体积混凝土拌合水量不宜大于175kg/ m³，水胶（灰）比不宜大于0.50。必须控制用水量，用水量大，混凝土的 收缩也大，更易开裂。另外，水灰比对混凝土的耐久性。降低混凝土入模 温度。在夏季施工期间，可以降低混凝土原材料砂、石温度后再进行拌 制。例如事先对砂、石进行浇水降温，或者采用低温水来拌制等以此来降 低混凝土入模温度。选用连续级配的碎石骨料。连续级配的骨料可以减少 混凝土的孔隙率，提高混凝土的强度，改善混凝土的和易性，减少了浆体 体积。浆体少了，自然混凝土的水泥用量也少，减少了水化热带来的不利 影响。

本文主要论述了大体积混凝土结构产生裂缝的原因并提出了作者自己 总结的防范措施。大体积混凝土裂缝的防止是全方位、全过程的，从前期 材料选用、混凝土配合比的设计，到施工期间运用合理的施工方案，再加 之后期的养护，每个环节都直接影响混凝土的质量。由于本人认知有限，  不能更加细则的推敲裂缝产生的原因，其中很多防范措施也是经验所得，  所以大体积混凝土裂缝防止的研究工作还得继续。

参考文献：

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